научная статья по теме СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ РУД УДОКАНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ Металлургия

Текст научной статьи на тему «СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ РУД УДОКАНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ»

ЦВЕТНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ

УДК 669.053.4

СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ РУД УДОКАНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

© Халезов Борис Дмитриевич, д-р техн. наук, e-mail: bd-chalezov@yndex.ru

ФГБУ науки «Институт металлургии Уральского отделения РАН». Россия, Екатеринбург Статья поступила 06.03.2014 г.

Исследованные ранее различные пирометаллургические и гидрометаллургические схемы переработки руд Удоканского месторождения экономически неэффективны. Предложено все окисленные и бедные руды перерабатывать кучным выщелачиванием; богатые, хорошо обогатимые руды использовать при традиционной пирометаллургической схеме, которая позволяет кроме меди производить серную кислоту и пар, необходимые для осуществления кучного выщелачивания. Совместная пиро- и гидрометаллургическая схемы позволяют значительно повысить как комплексность использования сырья, так и экономическую эффективность процесса.

Ключевые слова: руда; кучное выщелачивание; экстракция; катодная медь.

Аля переработки руд Удоканского месторождения исследовано множество схем, включая традиционные: обогащение - плавка, гидрометаллургическая для тонкоизмельченной руды, а также комплексные гидрообогатительные и ги-дрофлотационно-пирометаллургические [1].

При флотации резко различаются уровни извлечения меди в зависимости от окислености руды (7295%). Из этого следует, что наибольшее извлечение достигается из сульфидной части руды и меньшее из смешанной, с преобладанием окисленной.

Отсюда напрашивается вывод, что окисленную руду, окисленно-сульфидную с преобладанием первой и бедные смешанные руды следует перерабатывать геотехнологией, т.е. кучным выщелачиванием (КВ). Для этого требуется соответствующая классификация руд, которая давно организована на ряде горнорудных предприятий России.

Следует учесть и бортовое содержание (0,6%) меди. Это означает, что согласно проектным разработкам только около 4 млрд м3 бедной руды и минерализированных пород планируется складировать в отвалы. А с учетом окисленных и других некондиционных руд это количество многократно возрастает.

Богатую руду с преимущественным содержанием сульфидов предполагается перерабатывать пирометаллургической технологией с предварительным обогащением, обеспечивающей высокие показатели извлечения (более 95%).

Известно, что для КВ требуются серная кислота и вода. По имеющимся данным все растворы при КВ находятся в обороте. В условиях Среднего Урала период выщелачивания в теплое время составляет 180 сут. в году - с мая по октябрь, в условиях Удоканского месторождения - 140 сут. Можно остановить выщелачивание на зимний

период или продолжить процесс за счет подогрева воды и подачи ее по закрытым трубопроводам. Такая практика существует в отечественных аналогических технологиях. Кроме того, пока в качестве экзотического предложения можно обратить внимание на разрабатываемые технологии использования тепла земли при бурении глубоководных скважин. В конкретных условиях подогрев воды следует организовывать за счет утилизации тепла пирометаллургического производства [1, с. 43]. Согласно расчетам можно получать 120-150 т/ч пара. Таким образом, имеется возможность организовывать КВ круглогодично.

В процессе пирометаллургической переработки руд и сернокислотного производства получается серная кислота. При указанных объемах производства меди - 474 тыс. т в год - образуется 0,6 млн т серной кислоты [1, с. 43]. Таким образом, в КВ будет использоваться реагент, производимый на месте. В качестве одного из важных моментов следует указать, что образующаяся в кислотном цехе промывная кислота может быть полностью использована при КВ. Ее не следует доукреплять или нейтрализовать. В электролизе черновой меди загрязненный электролит без какой-либо очистки также пригоден для КВ.

В качестве обоснования указанных предложений приведены наши данные о выщелачивании пробы удоканской руды, полученные еще в середине 1990-х годов. Выполнено перколяционное выщелачивание руды, имитирующее КВ. Использовали пробу руды, характеристики которой приведены ниже.

Химический состав руды, мас. %: 2,37 Си; 2,81 Бе; 0,47 Б; 0,27 Са; 0,50 М^ 4,50 А1; 1,90 Ыа; 1,75 К; 69,0 БЮ,; 0,022 Мо.

Фазовый состав меди в руде, мас. % / отн. %: Медь в оксидах 1,56 / 65,82

Медь во вторичных сульфидах 0,81 / 34,18

Первичные сульфиды Следы

Сумма фаз, % 2,37 / 100

В таблице приведен гранулометрический состав руды.

Медные минералы представлены в основном окисленными минералами и вторичными сульфидами, которые активно разлагаются в водных растворах серной кислоты [2]. Медные минералы содержатся в количестве, мас. %: 68,5 малахита и брошантита; 29,6 халькозина, ковеллина, борнита; 1,9 халькопирита. Руда имеет благоприятное для КВ прожилковое тонковкрапленное оруднение. Породообразующие минералы руды (кварц, полевой шпат, серицит), на долю которых приходится до 90%, являются кислотоупорными, что предопределяет пониженный расход серной кислоты.

Результаты поисковых исследований (рис. 1 и 2) показали, что из дробленой руды крупностью до -10 мм можно получить 90%-ное извлечение в течение 160 сут. Расход кислоты в данном случае не превышает 1 т/т меди. При увеличении крупности руды темпы извлечения соответственно снижаются в результате затруднения диффузионных процессов. Методом планирования экспериментов для подобной руды при крупности - 400 мм установлены следующие оптимальные параметры: ^ 50 = 3-5 г/дм3, т = 1-5 сут, V = 40-60 дм3 раствора на 1 т руды. Удельный расход кислоты 1-3 т/т меди, продолжительность выщелачивания до 85-90%-ного извлечения 600-800 сут.

Если в условиях Удокана извлечение производить только в теплое время года (140 сут/год), то продолжительность выщелачивания составит 5-7 лет. Круглогодичная эксплуатация КВ при подогреве растворов из руды такой крупности составит 2-3 года.

Вопросы экономичности КВ при переработке руды дробленой или естественной крупности решаются в ходе разработки проекта.

Получаемые при выщелачивании растворы содержат в основном три компонента, г/дм3: 1-3 Си; 0,5-2 Бе; 1-1,5 И2Б04. В то же время со-

Гранулометрический состав руды

Фракция, мм Выход фракции, %

-25 + 10 77,68

-10 + 5,1 10,75

-5,1 + 3,15 4,30

-3,15 + 1,60 2,16

-1,6 + 0,315 3,49

-0,315 + 0,16 0,80

-0,16 0,82

120

90-

60

30-

-3

20

40

60 80 Сутки

100

1

120 140

з

и

и

к

<

о

х ^

СЗ

Рис. 1. Зависимость извлечения меди (1-3) и расхода кислоты (4-6) от продолжительности выщелачивания при плотности орошения V = 60 дм3/т руды, паузе орошения т = 1,4 сут., крупности руды 10 мм, Сн = 1 г/дм3 (1, 4); 2,5 г/дм3 (2, 5); 10 г/дм3 (3, 6)

90

з

и

60

Б 30-

2

1

<

и

к

<

о х

-20 -40 -60 -80 Крупность руды, мм

Рис. 2. Зависимость извлечения меди (1) и расхода кислоты (2) от крупности руды при продолжительности выщелачивания 100 сут., плотности орошения 60 дм3/т руды, паузе 1,4 сут., Сн = 10 г/дм3

Рис. 3. Схема цепи аппаратов экстракции и электролиза меди из растворов кучного выщелачивания: 1 - экстракторы; 2 - аппарат для флотации органической части; 3 - бак для сбора и отстаивания органической части; 4 - реэкстракторы; 5 - бак для отмывки экстрагента от кислоты; 6 - электролизер

2

0

0

0

Рис. 4. Принципиальная технологическая схема кучного выщелачивания руд Удоканского месторождения

держание элементов пустой породы (Al, Mg, Ca, Si) в сумме не превышает 0,6 г/дм3.

Учитывая состав растворов и большие масштабы КВ, следует считать, что наиболее приемлемым способом извлечения меди является экстракционный с получением катодного осадка. Этот способ широко изучен теоретически и освоен на практике (рис. 3).

На рис. 4 представлена предполагаемая технологическая схема переработки руд Удоканского месторождения. При реализации технологии с замкнутым водооборотом имеется возможность извлекать из руды сопутствующие элементы, включая редкие и благородные металлы.

Твердые остатки после обезмеживания руды пригодны для рекультивации и использования в строительной индустрии.

Выводы. 1. Из известных отечественных и зарубежных способов эффективного кучного выщелачивания различных промышленно-генетических руд медных месторождений для руд Удоканского месторождения по экологичности и экономичности наиболее перспективно кучное выщелачивание (КВ). В этой технологи применяется чановое перколяционное выщелачивание дробленой руды.

2. Все богатые, хорошо обогатимые руды предлагается перерабатывать по традиционному способу «обогащение - плавка», в результате чего значительно повысится экономичность предложенной ранее технологии [1].

3. В процессе горной отработки месторождения все окисленные и бедные руды рекомендуется отсыпать в отвалы на специально подготовленные площадки.

4. Одновременно пирометаллургическое производство будет являться донором серной кислоты и тепла для подогрева растворов КВ.

5. Таким образом, предлагается не замена, а совместная переработка руды пиро- и гидрометаллургическими способами. Это, как известно, всегда дает положительный технико-экономический эффект.

6. Все сказанное позволит повысить полноту использования сырья и вывести проблему эксплуатации месторождения из экономического тупика.

7. С целью получения исчерпывающих данных для промышленного проектирования необходимо выполнить опытно-промышленные испытания КВ на имеющейся промплощадке Удоканско-го месторождения.

Библиографический список

1. Гиганов Г.П., Парецкий В.М., Добрынин А.А., До-берсек А., Самыгин А.В. Комбинированная гидрометаллургическая схема переработки удоканских концентратов // Цветная металлургия. 2012. № 3. 58 с.

2. Халезов Б.Д. Кучное выщелачивание медных и мед-но-цинковых руд. Екатеринбург : УрО РАН, 2013. 360 с.

METHODS OF UDOKANSKY DEPOSIT ORES PROCESSING

© Khalezov B.D., Dr Sci. (Eng.)

Various pyrometallurgical and hydrometallurgical schemes considered early for processing of the Udokansky Field ores are ^ economically inefficient. Heap leaching for processing of all oxidized and low-grade ores is considered. High-grade and » well-processed ores are offered to process by traditional pyrometallurgical scheme. The pyrometallurgical scheme allows producing moreover copper su

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Металлургия»